一种分发车用安全信息的单跳广播协议

单跳广播是分发车用安全信息的基本方法。在车用安全信息广播中,预约信道机制和信道状态指示机制是影响安全信息及时可靠传输的关键问题。本文首先研究了现有的信道预约机制和信道状态指示机制,分析了其对于车用安全信息分发的局限性,提出了一种利用忙音预约一跳信道、指示一跳信道状态的单跳广播协议,并在OPNET网络仿真平台上,进行了仿真实验。实验结果表明,和没有预约信道、以及预约两跳信道的单跳广播协议相比,本文提出的单跳广播协议的性能稳健性较好,更适合于分发车用安全信息。     

基于车联网的广播MAC协议性能分析

针对车载自组织网络IEEE 802.11协议中媒体访问控制(medium access control, MAC)层一维广播性能分析模型不适用于小竞争窗口的问题,提出一种考虑了连续冻结过程(consecutive freeze process, CFP)现象的二维马尔科夫模型。将CFP映射为连续发送分组过程和连续退避冻结过程,分析得出饱和状态下节点各状态转移的概率,并推导出节点广播分组的性能表达式。仿真结果表明,与一维分析模型相比,即使是在争用信道的竞争窗口较小情况下,该二维分析模型也能很好地预测饱和状态下节点广播分组的平均时延、吞吐量和成功接收率。     

车联网中基于距离的多转发者广播协议

为实现安全信息在车载自组织网络中快速、有效的传播,提出一种基于距离的多转发者广播协议.将上一跳转发节点信号边缘处的节点作为最优转发节点,以增加单次转发覆盖新节点的数量.选择信号覆盖范围中点处节点和次接近信号覆盖范围边缘处节点作为备选转发节点,以降低因隐蔽站或车辆脱离信号覆盖范围导致转发失败的概率,并通过反向车辆存储转发广播分组恢复路由.仿真结果表明,该协议能够适应多种车辆密度的车载自组织网络,满足不同交通流密度情况下紧急信息的分发要求,降低车辆间通信的平均端到端延时和转发率,提高转发效率,并且负载上升缓慢,能有效抑制广播风暴.     

基于时间预测的广播协议

随着无限通信技术的成熟,使得通过信息交换和交通信息分发式改善交通安全和预防交通拥堵成为可能.为了分发紧急信息给驾驶员,广播技术通常被采纳,但是又经常受到隐藏节点、干扰、信息冗余和竞争问题的影响.提出一种事件驱动的基于时间预测的广播(TPB,Time-based Predictions Broadcast),适合双向多车道高速公路上的车辆合作防碰撞.信息中继节点的选择基于接收车辆节点的位置、速度、方向.仿真结果表明该协议能够有效地分发紧急信息,降低时延,信息跳数减少,重播次数减少.因此通过中继节点的选择能够减少信息冗余,降低“广播风暴”发生的概率.     

基于RS纠删码的无线传感器网络信息分发协议性能评价

无线传感器网络中,传感器节点的能量、存储和计算能力有限,且无线传感器网络具有数据链路不对称、拓扑易变化等特点,设计节能可靠的网络协议是困难的。设计良好的网络协议不仅能降低网络的负载,还有助于节省传感器节点的能量,从而延长网络的生存周期。在无线传感器网络操作系统TinyOS平台上实现了基于RS纠删码的信息分发协议,并理论分析了在单跳情况下的协议性能,最后在仿真环境TOSSIM上模拟比较了在多跳、多路径情况下该信息分发协议和洪泛分发协议的性能。模拟仿真表明,提出的基于RS纠删码的信息分发协议明显减少了发送方发送数据包的数量,同时提高了节点的报文接收率,从而达到了降低网络能耗的目的。     

移动自组网多速率MAC协议吞吐量分析及优化

针对移动自组网（MANET）多速率媒体接入控制（MAC）协议吞吐量和公平性偏低问题,推导不同发送速率节点吞吐量表达式,定量分析限制协议性能的关键在于低速率节点和高速率节点信道占用时间的不公平性。基于时间公平性最大化考量,在不影响低速率节点性能的前提下,提出低速率节点竞争窗口和分组长度最优化两种机制,最大化高速率节点吞吐量,使网络饱和吞吐量最优。实验结果表明,发送速率为1 Mb/s和11 Mb/s且Jain公平索引值最大时,低速竞争窗口仿真和理论最优值为320和340,分组长度为64 B和60 B,且低速节点吞吐量基本不变,但饱和吞吐量理论值比仿真时高0.2~0.5 Mb/s,公平性和吞吐量均得到改善。     

车用自组网信息广播

车用自组网作为移动自组网在智能交通系统中的应用,有望为人们提供更安全、效率更高的旅行方式.广播协议为危险警告、协同驾驶、路况通报等交通信息的发布提供了有效途径.简要介绍了车用自组网的特点和应用分类.采用分析和比较方法,讨论各种信息广播协议的特点、性能差异和应用范围,并针对车用自组网的特点及应用需求指出未来信息广播模型的设计思想和突破方向.     

车用自组网信息广播

车用自组网作为移动自组网在智能交通系统中的应用,有望为人们提供更安全、效率更高的旅行方式.广播协议为危险警告、协同驾驶、路况通报等交通信息的发布提供了有效途径.简要介绍了车用自组网的特点和应用分类.采用分析和比较方法,讨论各种信息广播协议的特点、性能差异和应用范围,并针对车用自组网的特点及应用需求指出未来信息广播模型的设计思想和突破方向.     

利用地理网格簇增强定向扩散协议

定向扩散协议是一种用于无线传感器网络的数据分发协议.在定向扩散中,兴趣和探测数据采用泛洪的方法在网络中散布,这将引起广播风暴导致网络能量的大量消耗.在网络中通过形成簇结构可以缓解广播风暴问题,每个节点利用本身的地理位置信息自组织形成虚拟地理网格簇,簇中仅有一个节点负责兴趣和探测数据的广播.模拟试验表明,这种方法有效地降低了网络的能量消耗.     

基于NCTUns的IEEE 802.11p MAC协议性能仿真

IEEE 802.11p对于车载自组网(VANET)的应用与部署具有重要作用。针对以往研究仿真场景不全面,且极少采用完整的WAVE通信方式等不足,在深入阐述IEEE 802.11p协议层次和NCTUns架构及仿真流程的基础上,利用NCTUns平台在不同应用场景下构建出逼真道路环境,使用完整的WAVE模式分别研究了节点密度、传输功率、传输距离以及车速对于网络性能的影响。仿真结果表明：节点密度、传输功率与传输距离对于分组接收概率和吞吐量有显著影响,而车速对节点吞吐量没有影响。基于仿真结果最后提出了一种通过动态联动调整分组接收概率以及竞争窗口大小来提高车载自组网MAC层性能的方法。     

HM-MAC:一种支持广播的多信道传感器网络MAC协议

针对单Radio多信道MAC协议需要全网时间同步、占用大量正交信道、多信道隐终端较多以及单跳多信道广播数据大量丢失等问题,提出了一种基于竞争的多信道MAC协议--HM-MAC.该协议无需全网时间同步,通过动态预约技术降低了正交信道占用量,利用握手机制减少了多信道隐终端数目,同时,HM-MAC采用基于概率的广播发送者协调机制,减少了广播数据丢失,提高了广播效率.在理论上分析了所用信道数目、多信道隐终端数目以及广播效率等性能参数.实验结果表明:HM-MAC可以有效地解决多信道隐终端数目较多的问题,显著地提高了广播效率和网络吞吐量.     

一种自适应的802．11DCF竞争窗调节策略

针对最优IEEE 802．11分布式协调功能改进协议的竞争节点个数估计算法存在计算复杂、精度较低的问题,提出一种自适应竞争窗调节策略SACWA。证明在碰撞概率保持不变的情况下网络饱和吞吐量与竞争节点个数的近似无关性,以此作为该协议设计的理论基础。仿真结果证明,该协议在节点数稳定和迅速变化的情况下都能达到近乎最优的饱和吞吐量。     

Routing schemes for multiple random broadcasts in arbitrary networktopologies

We consider the problem where packets are generated at each node of a network according to a Poisson process with rate λ, and each of them has to be broadcast to all the other nodes. The network topology is assumed to be an arbitrary bidirectional graph. We derive upper bounds on the maximum achievable broadcast throughput, and lower bounds on the average time required to complete a broadcast. These bounds apply to any network topology, independently of the scheme used to perform the broadcasts. We also propose two dynamic broadcasting schemes, called the indirect and the direct broadcasting scheme, that can be used in a general topology, and we evaluate analytically their throughput and average delay. The throughput achieved by the proposed schemes is equal to the maximum possible, if a half-duplex link model is assumed, and is at least equal to one half of the maximum possible, if a full-duplex model is assumed. The average delay of both schemes is of the order of the diameter of the trees used to perform the broadcasts. The analytical results obtained do not use any approximating assumptions     

A collision avoidance scheme for the synchronized broadcast packets in a multi-AP Wi-Fi broadcasting system

A Wi-Fi broadcasting system is a kind of Mobile-TV system that transmits multimedia content over Wi-Fi networks. The specialty of the system is that it takes advantage of broadcast packets for streaming to be scalable to the number of users. However, the loss rate of broadcast packets is much higher than that of unicast ones because MAC layer retransmission is not applied on broadcast packets. To recover lost packets, a packet level Forward Error Correction (FEC) scheme is usually used in Wi-Fi broadcasting systems. But it introduces additional transmission overhead, which is usually proportional to the packet loss rate. So it is important to reduce the packet loss rate to build an efficient and reliable Wi-Fi broadcasting system. While past studies have considered only single-AP systems, our study focuses on a multi-AP system which is designed to cover a much larger area. We found a specific packet collision problem that increases packet loss rate significantly in a multi-AP system. It is caused by the simultaneous arrival and transmission of a broadcast packet at and by APs. We identify two scenarios of the collision that depend on the channel state at the time of packet arrival. We propose two collision avoidance methods to handle these scenarios: Broadcast Packet Scheduling Method (BPSM) and Adaptive Contention Window-Sizing Method(ACWSM). We implement both methods in our multi-AP Wi-Fi broadcasting system and verify their effectiveness through experiments.     

一种用于多信道Ad Hoc网络MAC协议的匹配策略

在ad hoc网络中,使用多个正交信道,并行地传输数据是一种提高网络吞吐率,降低数据时延的有效手段.目前多广播域类协议,由于不需要额外的硬件,同时也不需要在网络结点之间建立时间同步机制,比其他多信道MAC协议具备更好的灵活性.经过研究发现,传递广播数据包,将加重多广播域协议解决死锁、发送等待和匹配效率等问题的协议开销,从而制约ad hoc网络的实际性能.采用支持广播/多播的匹配策略MAMR(Matching Algo-rithm for Multiple Rendezvous),将有助于解决广播问题.MAMR根据ad hoc网络的数据传送需求,将任一网络收敛至一个无冲突,无死锁的匹配状态.在该策略的收敛状态下所有非广播结点的入度不大于1,并且任两个相邻的广播结点间不会有匹配的边存在,从而避免了广播结点间可能出现的数据发送冲突.进一步证明,该策略可以在O(4m)步内收敛,并且可以在限定条件下达到极大匹配状态;在无广播结点时,该策略与Hsu和Huang提出的分布式网络中的极大匹配策略等价.仿真显示,在具有5%的广播数据需求时,该策略可以使MAXM、BTMC协议性能提高10%.     

基于GDCF的竞争窗口快速增加退避算法

竞争窗口（Contention Window,CW）的调整策略在很大程度上决定了退避算法的性能。针对节点碰撞时CW固定调节方式存在的不足,将节点的连续碰撞次数作为衡量信道竞争激烈程度的标志并将其引入到CW的调整策略中,在GDCF基础上提出一种具有自适应特点的CW快速增加退避算法（Fast Increasing GDCF,FI-GDCF）,节点碰撞时按照其连续碰撞次数的指数律调整CW大小。理论分析和仿真结果表明,与BEB和GDCF算法相比,FI-GDCF算法在两种接入模式尤其是基本接入模式下,其碰撞概率、归一化网络吞吐量以及分组平均接入时延等性能均可获得不同程度的提升。     

一种IEEE 802.15.6 Two-Hop 拓扑扩展转发节点选择协议

IEEE 802.15.6标准提供了一种2-Hop的星形拓扑扩展结构用于节省单跳长距离通信带来的能量消耗,但该标准没有指明如何选择转发节点的机制.本文提出了一种IEEE 802.15.62-Hop的星形拓扑扩展结构转发节点选择协议ORR,通过请求转发的Relayed节点k广播包含自己的IDk、数据产生的频率FDatak和请求转发的持续时间TreqLenk的RelayNodeDiscovery消息,请求转发节点为自己转发数据;候选Relaying节点根据自己和已为转发的其他节点数据的能量消耗,在保留自己能量阈值EThreshi的情况下,单播发出响应RelayInfo消息;RelayInfo消息包含节点i自己的IDi,平均信噪比AvgSNRik和能提供转发的最长数据时间TmaxLenik;节点k根据这些参数选择最优或重新选择转发节点,提高了网络可靠性.性能分析与模拟实验表明:该协议在网络寿命和网络吞吐量方面优于传统的IEEE 802.15.6策略.     

IEEE 802.11 Distributed Coordination Function: Enhancement and analysis

IEEE 802.11 Medium Access Control (MAC) is proposed to support asynchronous and time bounded delivery of radio packets. Distributed Coordination b-kmction (DCF), which uses Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) and binary slotted exponen-tial backoff, is the basis of the 802.11 MAC. This paper proposes a throughput enhancement for DCF by adjusting the Contention Window (CW) setting scheme. Moreover, an analytical model based on Markov chain is introduced to compute the enhanced throughput. The accuracy of the model and the enhancement of the proposed scheme are verified by elaborate simulations.     

基于异构竞争窗口优化的水下传感器网络MAC协议

传统水下传感器网络的MAC协议具有能耗过大、带宽资源不足等缺点,通过研究基于竞争窗口CW(Contention Win-dow)的CW-MAC协议无法完全保障信道利用公平性的缺陷,提出了两种基于异构竞争窗口优化策略的HCW-MAC协议,根据传感器节点的欧式距离差异对各节点所分配CW值的进行优化调整.本文采用NS-3仿真平台对CW-MAC与HCW-MAC协议分别进行了仿真比较,仿真结果验证了HCW-MAC协议的吞吐量与能耗性能均优于传统的CW-MAC协议.